E-Book: Navegando pela Fabricação de PCB: Parte 2

Decodificando as Notas de Fabricação de PCB

Um bom amigo meu tem uma piada sobre planejar um novo design de PCB para fabricação: ele costuma perguntar “você já ligou para o seu fabricante hoje?” para enfatizar que você deve se envolver com seu parceiro de fabricação várias vezes durante o processo de design. Isso é algo que os designers muitas vezes esquecem, e pode levar a grandes dores de cabeça antes da fabricação em grande escala. O fato é que sua placa deve passar por várias rodadas de análise de DFM (Design for Manufacturability) para garantir a fabricabilidade, tanto em termos de fabricação quanto de montagem.

Então, quando você deve começar a submeter seu design à análise de DFM? Outra pergunta importante pode ser: qual é a melhor maneira de acelerar o processo de análise de DFM? Há muito o que verificar em qualquer placa, e inspecionar completamente os designs para fabricabilidade pode ser demorado, especialmente em layouts complexos. Aqui está o que esperar na análise de DFM e como fazer seu design passar pelo processo rapidamente.

O Que Entra na Análise de DFM para PCBs?

De forma ampla, a análise DFM aplica-se a tudo o que precisa ser fabricado em escala. Produtos fabricados precisam ser projetados para se adequarem ao processo usado para produção em alta volume, então um design precisa ser inspecionado para garantir que nada no projeto criará baixo rendimento, defeitos ou baixa durabilidade. Atualmente, seu fabricante de PCB e montador de PCB podem estar em lados opostos do globo, e é crítico garantir que todos tenham acesso a um único repositório controlado de informações do projeto para realizar a análise DFM.

A análise DFM para PCBs envolve verificar se o design estará de acordo com os processos de fabricação e montagem do seu fabricante. Qualquer designer experiente deve saber que a lista de possíveis escolhas de design que podem comprometer a qualidade é longa. Eu sei que ainda não memorizei todos os possíveis problemas de fabricabilidade que podem estar escondidos em um design, então eu frequentemente dependo do meu fabricante para inspecionar minhas placas quando estou prestes a iniciar uma produção.

Inspeccione Seu Design Frequentemente

Isso levanta um ponto importante: quando você deve realizar algumas verificações de DFM no seu projeto? Se você está fazendo placas mais simples, provavelmente está tudo bem confiar no seu fabricante para realizar uma última verificação de DFM antes da produção; mergulhos profundos repetidos em DFM apenas consomem tempo excessivo quando seu fabricante pode realizar isso rapidamente. Para algo mais avançado, como placas de sinal misto com alta contagem de camadas, tolerâncias apertadas e múltiplos padrões de sinalização, várias análises de DFM são necessárias para identificar problemas de qualidade potenciais antecipadamente.

A melhor maneira de prevenir mudanças desnecessárias no design antes da fabricação é realizar análises de DFM em vários momentos diferentes:

Quando selecionar componentes: Isso se relaciona principalmente aos tamanhos de componentes passivos, particularmente 0201 e 01005. Se você precisar usar esses pequenos componentes, apenas certifique-se de que seu fabricante pode lidar com eles.

Durante o planejamento do layout: Neste ponto, ainda estamos determinando alguns aspectos básicos da placa, como a possível contagem de camadas, a gama de larguras de trilhas, tamanhos de vias, se precisaremos recorrer a HDI, quais laminados de PCB usar e qual Nível de Produzibilidade IPC será aplicável ao design.

Após a colocação dos componentes: Uma vez que você tenha colocado os componentes, considere o processo de montagem, particularmente no que diz respeito à soldagem em placas SMD de dupla face. Também pense em como quaisquer componentes aterrados serão soldados ao seu plano de referência e se eles precisam de alívios térmicos.

Enquanto planeja o empilhamento: Você ficaria surpreso com quantos empilhamentos precisam ser modificados antes que um design possa ser colocado em fabricação. Isso é tão simples quanto pedir ao seu fabricante por uma tabela de empilhamento verificada.

Após gerar os Gerbers: Alguns defeitos são mais fáceis de ver nos seus arquivos Gerber, então é melhor escanear seus Gerbers em busca de coisas como sobreposições de furos de broca e proporções de aspecto de vias.

Em colaboração com a equipe de MCAD: Em alguns casos, a colocação de conectores soldáveis ou outros elementos mecânicos pode criar folgas excessivamente apertadas.

Existem alguns desses pontos que valem a pena elaborar, pois podem não ser frequentemente discutidos em outros artigos.

Distâncias entre Componentes

Alguns pontos que se aplicam a conectores também se aplicam a qualquer outro componente, mas há um outro ponto sobre folgas que vale a pena verificar. Certifique-se de ter permitido a expansão durante a montagem, especialmente em conectores com uma capa ou base de plástico. Se dois componentes estiverem muito próximos e eles se expandirem durante a soldagem, ambos podem se descolar da placa durante a montagem.

Verificar as folgas na análise DFM teria nos ajudado a antecipar o descolamento de componentes durante uma recente produção.

Olhando para as Pegadas

Obviamente, você deve se esforçar para garantir que suas pegadas estejam verificadas. Isso pode ser feito manualmente, ou apenas usando componentes verificados diretamente dos fabricantes quando disponíveis. No entanto, uma vez que uma pegada é inserida no layout, você precisará verificar as aberturas da máscara de solda, a folga para vias, a folga para outros componentes, as proporções de aspecto das vias e mais. Se você não estiver usando um software com os recursos certos de verificação de regras, você pode deixar uma almofada térmica flutuando, ou você pode colocar um furo de broca muito próximo a uma solda. Você pode olhar diretamente para o layout da PCB, mas é perfeitamente aceitável gerar Gerbers preliminares e comparar suas camadas (veja abaixo).

Você pode identificar componentes que precisam de aberturas de máscara de solda e gotas de solda a partir de arquivos Gerber intermediários.

Verificação de Empilhamento

Pode parecer simplista, mas você passará por esta etapa com cores vibrantes se simplesmente pedir ao seu fabricante um empilhamento com a quantidade de camadas e o arranjo de camadas desejado. Eles já realizaram a análise DFM necessária para garantir que empilhamentos específicos de camadas passem pelo processo deles. Eles fornecerão a largura do traço, o espaçamento entre traços (para pares diferenciais) e a espessura da camada que você precisará usar com os materiais laminados desejados. Em alguns casos, você pode se surpreender ao descobrir que o material laminado desejado não está disponível e precisará usar um equivalente próximo.

Se você contatar seu fabricante cedo, eles enviarão uma tabela de empilhamento qualificada.

Para empilhamentos de 4 camadas, você provavelmente receberá o empilhamento padrão de 8mil/40mil/8mil S/P/P/S, resultando em uma espessura total de 62 mil. Empilhamentos mais complexos podem exigir uma tabela personalizada, especialmente quando você tem uma placa que precisa de roteamento com impedância controlada. Se você obter as informações de empilhamento cedo, não correrá o risco de aplicar a largura de traço e o espaçamento errados necessários para a impedância controlada, tudo já estará verificado.

Análise DFM Antes da Fabricação

Uma vez que você tenha terminado sua placa e a tenha enviado para fabricação, seu fabricante deve realizar sua própria análise DFM usando seus arquivos Gerber finalizados. Note que eu escrevo "deve" aqui, pois nem todos os fabricantes farão isso; com alguns fabricantes, você faz o upload dos seus Gerbers e eles produzirão a placa exatamente como aparece nos seus arquivos de fabricação, sem questionamentos. Para alguns fabricantes, você precisará solicitar explicitamente esse nível de serviço, pois diferentes níveis de serviço só estarão disponíveis como um adicional.

Uma vez que você receba sua análise DFM do seu fabricante, você verá muitos resultados nas seguintes duas áreas: verificações de folgas contra capacidades do processo e verificações contra requisitos específicos da indústria.

Verificando Tamanhos de Recursos Contra Capacidades do Processo

Quando você coloca seus arquivos de design com seu fabricante e eles realizam sua análise DFM, provavelmente verá muitos resultados em torno de verificações de folga. O fabricante já deve verificar as áreas listadas acima, mas também precisará comparar os tamanhos de seus recursos e folgas contra suas capacidades de processo. Mesmo que você tenha passado por esse processo com Gerbers preliminares como parte da cotação, é melhor executar isso novamente, pois você pode ter perdido algo.

Um exemplo de relatório de análise DFM de um dos meus fabricantes ITAR preferidos é mostrado abaixo. Nesta tabela, podemos ver onde há espaçamento, tamanhos de anéis anulares e distâncias entre furos passantes e cobre. Na última linha, você pode ver que minha configuração de distância entre trilhas e cobre está muito baixa, e os pads em algumas impressões têm tamanhos pequenos de anéis anulares.

Exemplo de relatório de análise DFM mostrando distâncias comparadas às capacidades do processo.

Neste exemplo, temos múltiplos erros ao longo de uma impressão específica, que por acaso é um pacote TO-92. Neste caso, o tamanho do furo na biblioteca integrada era muito grande, o que forçou o anel anular ao redor da borda a ser muito pequeno para manter as distâncias. Após redimensionar o furo, conseguimos criar espaço para um anel anular Classe 2 enquanto ainda deixávamos bastante distância para evitar curtos-circuitos.

Para um design grande e complexo com milhares de redes, como seu fabricante verifica cada possível característica no layout da sua PCB? Existem aplicações que ajudam a automatizar esse processo e compilarão um relatório com quaisquer violações de processo. Alguns fabricantes têm suas próprias aplicações que usarão internamente, enquanto outros lhe darão acesso a um programa que pode ser baixado para você verificar seu design antes da fabricação.

Revisão de Conformidade com as Classes IPC

Outra área de requisitos de design que pode exigir mais experiência é a revisão da conformidade com as Classes IPC. Um ponto importante a indicar durante o processo de cotação é qual nível de qualificação IPC você está buscando, se houver. Isso envolve verificar teardrops, tamanhos de anéis anulares, diâmetros de furação e de pads versus peso do cobre, capacidade de metalizar vias e furos, e requisitos de espessura dielétrica, apenas para citar alguns dos principais requisitos de confiabilidade. O layout físico será comparado com as capacidades do fabricante para garantir que o design resultante possa atender aos requisitos de qualificação e desempenho definidos nas normas IPC, e alterações precisarão ser feitas antes da fabricação.

Como Enviar os Dados de Seu Design para Seu Fabricante Rapidamente

Qual é a maneira mais rápida de colocar os arquivos nas mãos do seu fabricante e como você pode garantir que eles entendam completamente a intenção do seu design? Você precisará do melhor conjunto de ferramentas de colaboração em nuvem que puder encontrar. Hoje em dia, com tudo sendo feito digitalmente, os designers de PCB precisam de ferramentas que os ajudem a colaborar em projetos complexos e compartilhá-los com seus parceiros de fabricação. Com a plataforma Altium 365, é fácil compartilhar rapidamente tudo, desde lançamentos completos de projetos até arquivos de design individuais com seu fabricante, outros membros da equipe e clientes.

Altium 365 também ajuda a otimizar a análise DFM com um conjunto completo de recursos de documentação, incluindo:

• Ferramentas de hospedagem e gerenciamento de componentes e bibliotecas
• Um sistema integrado de controle de versão baseado em Gi
• Integração com ferramentas de banco de dados internas ou aplicações de controle de versão externas
• Recursos de acesso e gerenciamento de usuários

Dentro do Altium 365, existe uma maneira extremamente conveniente de enviar sua placa para o fabricante com o recurso Enviar para o Fabricante. Uma vez que um projeto é liberado no seu Espaço de Trabalho Altium 365, você pode entrar na liberação do seu projeto e clicar no botão “Enviar para o Fabricante” no topo da tela, conforme mostrado abaixo. Seu fabricante pode então abrir o projeto no Altium Designer, ou eles podem baixar os arquivos de liberação e colocar seus arquivos de fabricação através de uma aplicação de análise DFM.

Uma vez que um projeto é liberado no seu Espaço de Trabalho Altium Designer, você pode dar acesso ao seu fabricante.

Uma vez que seu projeto esteja com o fabricante, ele pode comentar pontos específicos do design, o que ajudará a garantir que não haja confusão ao ler um relatório de análise DFM. Esses comentários podem então ser visualizados online no Altium 365 através do seu navegador, ou no layout da PCB quando você abrir seu projeto no Altium Designer. Nenhum outro serviço baseado na nuvem ajuda você a passar por múltiplas rodadas de análise DFM como o Altium 365.

A maneira mais rápida de levar seu design através de múltiplas rodadas de análise DFM enquanto rastreia mudanças nos projetos ao longo do processo é usar a plataforma Altium 365^™. Você terá todas as ferramentas necessárias para compartilhar, armazenar e gerenciar todos os seus dados de design de PCB em uma plataforma segura na nuvem. Altium 365 é a única plataforma de colaboração na nuvem especificamente para design e fabricação de PCBs, e todas as funcionalidades no Altium 365 integram-se com as ferramentas de design de classe mundial no Altium Designer^®.

Os posicionamentos de marcadores fiduciais em PCBs ainda são necessários com as capacidades de fabricação modernas?

Há cerca de 10 anos, parei de assistir a filmes de terror. Em minha juventude, eu realmente gostava de ser assustado até ficar bobo, mas quando comecei minha carreira em engenharia, me tornei mais interessado nos gêneros de ação e ficção científica. Isso provavelmente ocorre porque eu estava recebendo minha cota de histórias de terror no trabalho, quando erros simples resultavam em pesadelos catastróficos pós-produção.

Quando iniciei minha carreira em design eletrônico, os componentes through-hole eram extremamente populares e os componentes montados na superfície eram uma visão rara. Quando os pacotes (Quad Flat Package) QFP de microcontroladores (MCU) se tornaram populares, não tive escolha a não ser migrar do antigo footprint de chip carrier com leads plásticos (PLCC). Isso porque o PLCC requer um soquete adicional enquanto o QFP pode ser montado diretamente na PCB. Pelo que eu podia perceber, era apenas uma questão de tempo antes que os fabricantes de chips parassem de produzir MCU em pacotes PLCC em favor de QFP ou pacotes similares.

Quando meus fornecedores de montagem de PCB me enviaram um e-mail informando que não conseguiam montar o MCU na máquina nas 200 placas de produção que eu havia encomendado, meu pesadelo começou. Acostumado com soquetes PLCC, que são componentes through hole, não me ocorreu fornecer marcadores fiduciais na PCB. A colocação do marcador fiducial é crucial e falhar em fazê-lo significou que todos os MCUs com embalagem QFP e pitches minúsculos tiveram que ser montados manualmente.

Isso resultou em uma maior porcentagem de placas sendo rejeitadas e incontáveis horas gastas corrigindo falhas de soldagem manual imperfeita. Desde então, faço questão de sempre usar um marcador fiducial em meus designs, mesmo que meus fornecedores me digam que atualizaram suas máquinas para trabalhar sem os marcadores. Além disso, aprender sobre a colocação de marcadores fiduciais foi uma enorme curva de aprendizado na minha carreira! Nunca mais cometerei o erro de esquecer esses marcadores!

São Necessários Marcadores Fiduciais com a Tecnologia de Fabricação Moderna?

Eu sempre projetei minhas placas de circuito impresso com marcadores fiduciais globais e locais. No entanto, quando me deparei com um artigo que explicava a possibilidade de omitir fiduciais locais, fiquei intrigado. Fazia sentido remover marcadores fiduciais em PCBs menores para maximizar o espaço para trilhas de sinal.

Como resultado dos avanços na tecnologia de fabricação, marcadores fiduciais locais podem ser omitidos sob certas condições. Em placas menores, máquinas de montagem modernas podem colocar componentes SMT usando apenas pontos fiduciais globais. Marcadores fiduciais também podem ser omitidos para componentes que têm um passo maior. Por exemplo, componentes de montagem superficial com passos de 1,0 mm e acima podem ser colocados com precisão pelas máquinas mais recentes.

Dito isso, é importante discutir a extensão das capacidades da máquina do seu fabricante antes de remover marcadores fiduciais locais no seu design. Aprendi da maneira difícil que nem todos os fabricantes estão equipados com máquinas que utilizam a tecnologia mais recente. Por outro lado, marcadores fiduciais globais nunca devem ser omitidos dos seus designs. Mesmo que você esteja trabalhando com algumas das capacidades de fabricação mais avançadas.

Melhores Práticas para o Uso de Marcadores Fiduciais no Design de PCB

Se você quer obter o melhor da montagem por máquina, precisa acertar nos seus marcadores fiduciais. Existem algumas diretrizes importantes quando se trata da colocação de fiduciais no seu design.

1. O marcador fiducial é feito colocando uma camada de cobre não perfurada em forma circular. O marcador fiducial deve estar livre de máscara de solda.
2. O tamanho ótimo de um marcador fiducial deve ser entre 1 e 3 mm. Uma área de folga semelhante ao diâmetro do marcador deve ser mantida.

3. Para fiduciais globais, 3 marcadores são colocados na borda das placas para a melhor precisão. Em casos onde há espaço insuficiente, pelo menos 1 marcador fiducial global é necessário.

4. O marcador fiducial deve manter uma distância de 0,3 polegadas até a borda da placa, excluindo a área de folga do marcador fiducial.

5. Para locais, o posicionamento do fiducial é de pelo menos dois marcadores fiduciais diagonalmente na borda externa do componente montado na superfície.

6. Quando a placa é maior, qualquer desalinhamento angular durante a fabricação será menor. Isso ocorre porque um pequeno desvio angular será mais fácil de detectar quando a distância entre os fiduciais é maior.

Uma Nota sobre o Tamanho do Fiducial de PCB

O tamanho do fiducial de PCB geralmente é de 1 a 3 mm, mas o tamanho correto de que você precisa depende das máquinas de montagem que seu fabricante utiliza. Alguns fabricantes recomendam adicionar 3 fiduciais nos cantos da placa, pois isso fornece 2 medições de alinhamento angular e permite que a máquina de pick-and-place infira a orientação correta. Alguns fabricantes especificarão um tamanho específico, que também depende do equipamento de montagem usado pelo seu fabricante. Em geral, o diâmetro da abertura da máscara de solda deve ser o dobro do diâmetro do cobre nu para o fiducial, embora alguns fabricantes prefiram que a abertura da máscara de solda seja o triplo do diâmetro do fiducial. Além disso, o tamanho do fiducial de PCB na mesma placa (tanto global quanto local) deve ser consistente e não deve variar mais do que ~25 microns.

Se você estiver montando uma placa de 2 camadas, os fiduciais das camadas superior e inferior devem ficar um sobre o outro. Isso pode ser surpreendente; poder-se-ia pensar que o layout dos fiduciais deveria ser imagens espelhadas um do outro, mas eu nunca vi um fabricante afirmar isso em suas diretrizes. O tamanho do fiducial de PCB das camadas superior e inferior deve ser o mesmo, incluindo a abertura da máscara de solda.

 

Os fiduciais locais tendem a ser tão pequenos quanto 1 mm com uma abertura de máscara de solda de 2 mm, embora preste atenção à regra D-3D mostrada na imagem acima, pois seu fabricante pode preferir essa abertura de máscara de solda maior para o tamanho do fiducial do seu PCB. O tamanho do fiducial local do PCB geralmente não é muito maior que 1 mm, a fim de permitir o roteamento de trilhas e deixar espaço para outros componentes. Para componentes pequenos, como um resistor 0201 ou BGA de tamanho de chip, a máquina de montagem será precisa o suficiente para que um fiducial local não seja necessário, e a máquina saberá exatamente onde seus componentes precisam ser posicionados.

Não há mal algum em verificar se o tamanho do seu fiducial de PCB e a abertura da máscara de solda estão corretos antes de enviar seu projeto para o fabricante. Os fiduciais são classificados como mecânicos em sua placa e não estão conectados a nada, então é uma questão simples modificar a pegada para um fiducial personalizado e colocar um novo fiducial, se necessário. Alguns fabricantes modificarão o tamanho do seu fiducial de PCB para você, se eles não estiverem devidamente dimensionados.

Você pode facilmente projetar e posicionar seus marcadores fiduciais, pads, polígonos e qualquer outra característica de cobre para sua PCB quando usa os recursos de design e layout de PCB de classe mundial no Altium Designer^®. Os usuários podem aproveitar uma plataforma de design integrada única com recursos de design de circuito e layout de PCB para criar placas de circuito fabricáveis. Quando você terminar seu design, e quiser liberar arquivos para seu fabricante, a plataforma Altium 365^™ facilita a colaboração e o compartilhamento do seu projeto.

Decodificando Notas de Fabricação de PCB

Enviar uma placa para fabricação é um momento emocionante e nervoso. Muitas noites em claro resultaram de uma corrida de fabricação inicial, e é importante garantir que tudo seja revisado, re-revisado e possa passar por uma inspeção de DFM! Se você precisa colocar um design em fabricação, um dos documentos importantes que você pode criar é um desenho de fabricação. Dentro deste desenho, você precisará incluir notas de fabricação de PCB que digam ao seu fabricante como construir sua placa.

Por que simplesmente não entregar os arquivos de design ao seu fabricante e deixar que ele resolva? Existem algumas razões para isso, mas significa que a responsabilidade volta para você, como designer, de produzir arquivos de fabricação e documentação para sua PCB. Além disso, se alguém lhe envia um desenho de um design, você deve, pelo menos, ser capaz de ler o desenho e entender o que ele diz. Se você nunca precisou colocar informações em um desenho de fabricação ou preparar notas de fabricação, é na verdade bastante simples se você tiver as ferramentas de design certas. Vamos ver como você pode fazer isso dentro do layout da sua PCB e como isso ajudará você a gerar rapidamente dados para o seu fabricante.

O Que São Notas de Fabricação de PCB?

Um desenho de fabricação de PCB é utilizado por um fabricante para garantir que todos no chão de fábrica entendam os requisitos de um determinado projeto e como esse projeto deve ser fabricado. Dentro de um desenho de fabricação estão as notas de fabricação de PCB. Essas notas geralmente são padronizadas por diferentes casas de design ou fabricação, pois não existe um padrão estrito que indique o que deve ou não deve ser incluído nas notas de fabricação de PCB. Suas notas não estão literalmente dizendo ao seu fabricante como construir um PCB, elas estão lá para informar ao fabricante os requisitos na placa nua final para que a construção geral possa ser bem-sucedida.

Isso significa que, quando você está se preparando para enviar um projeto para fabricação, você não precisa reescrever manualmente todas as notas de fabricação: você pode copiar seu modelo para o layout do PCB, inserir alguns dos pontos importantes que são específicos do projeto e enviar isso para o seu fabricante para revisão. Apenas como um exemplo do que você verá nas notas de fabricação de PCB, dê uma olhada no exemplo abaixo.

Exemplo de notas de fabricação de PCB que usamos em nossos projetos.

Se você deseja abrir uma cópia baseada em texto das notas acima e adaptá-las aos seus projetos, você pode obtê-las a partir deste link. Suas notas podem ser colocadas em um formato que seja mais curto ou mais conveniente para seus projetos. Se você é um designer individual e trabalha em muitos projetos, colocar essas notas no layout da PCB ou em um desenho de fabricação pode ajudá-lo a acompanhar os requisitos do projeto. Se você está trabalhando em uma organização maior, provavelmente tem requisitos específicos do seu empregador. Se esses requisitos não forem especificados, então caberá a você, como designer, elaborá-los.

As notas de fabricação de PCB não são estritamente padronizadas em termos de conteúdo e formato. No entanto, há algumas informações básicas que você encontrará em qualquer conjunto profissional de notas de fabricação de PCB, e algumas dessas informações são autoexplicativas. Algo como a espessura da placa ou tolerâncias são (ou deveriam ser) bastante óbvias. Outros aspectos das notas de fabricação merecem alguma explicação. Não vou entrar em cada ponto do exemplo acima, mas quero destacar alguns deles, pois são críticos para garantir que sua placa seja fabricada corretamente.

Nota 1: Nível de Classe IPC

Esta nota especifica o nível de desempenho da placa quando implantada em campo de acordo com o padrão IPC-6012. Este é um padrão de confiabilidade, e seu fabricante usará isso para determinar o nível de inspeção que precisam realizar para garantir a confiabilidade. As três classes são:

Classe 1: Reservada para produtos descartáveis destinados a usos únicos ou poucas vezes

Classe 2: Destinada a produtos com vida útil prolongada que serão colocados em serviço contínuo

Classe 3: Destinada aos produtos de mais alta confiabilidade onde a vida humana pode estar em risco caso o produto falhe. Este é um requisito padrão para equipamentos militares, médicos e aeroespaciais.

Tipicamente, se você não especificar isso, o nível de inspeção padrão será Classe 2, ou possivelmente Classe 1 se você estiver optando por um fabricante com orçamento limitado. Alguns designs ou fabricantes só podem conformar-se aos níveis de inspeção IPC-A-600; discutirei essas diferenças em um blog futuro.

Nota 4-6: Características da Superfície

Todas as características superficiais devem ser especificadas, incluindo máscara de solda, silk-screen e banho. Se você não especificar isso, geralmente acabará com um acabamento de superfície de estanho-chumbo ou prata, então certifique-se de especificar algo mais confiável como ENIG se precisar. Para a fonte e tamanho do silk-screen, você não precisa incluir isso aqui, isso será mostrado nos seus Gerbers.

O silk-screen, a máscara de solda e o banho devem ser especificados nas suas notas de fabricação.

Nota 15: Requisitos de Teste

O exemplo acima mostra um requisito de planicidade para a placa, mas o que realmente está fazendo é listar um requisito de teste. Note que a Parte B da Nota 15 lista:

• TESTE DE ACORDO COM A REVISÃO ATUAL DO IPC-TM-650 2.4.22

O IPC-TM-650 2.4.22 é um método de teste específico ao qual a placa nua deve conformar-se. Este é um requisito padrão para garantir que os componentes não fiquem inclinados durante a soldagem e montagem.

Outros requisitos de teste poderiam ser listados nesta seção. Tais requisitos podem incluir testes de queda ou delaminação, testes de vibração (normalmente usados no PCBA), testes de oxidação, testes de ciclagem de temperatura, ou quaisquer outros testes que você considere importantes na sua aplicação final. Se um padrão IPC ou outro padrão da indústria listar a metodologia requerida para o teste, então esse padrão deve ser listado junto com a especificação que a placa precisa atender. Isso é comum em placas mil-aero que têm requisitos específicos de segurança ou confiabilidade além daqueles especificados nos padrões IPC. Se este for um projeto de hobby ou uma execução de protótipo única, tipicamente você não precisa especificar nada além da planicidade, que é um requisito de desempenho padrão entre os fabricantes.

Esta imagem mostra um dispositivo de teste sendo usado para teste de vibração em uma placa finalizada.

Nota 16: Material da PCB

Eu examinei a importância dos seus materiais e como especificar materiais em uma postagem anterior do blog. Esta seção deve especificar os requisitos mais importantes do seu material. A classificação de inflamabilidade no exemplo acima é a classificação padrão NEMA que é usada para definir o que é um substrato FR4. A outra nota (parte B no exemplo) é o valor da temperatura de transição vítrea (Tg). Quanto maior a temperatura operacional esperada da sua placa, maior o valor de Tg necessário para o substrato, o que garante que a PCBA possa resistir à ciclagem térmica. Nesta seção, você não deve especificar os requisitos da constante dielétrica; isso é coberto na seção de impedância.

Nota 17: Tolerância de Registro

O nível de registro na sua placa refere-se ao desalinhamento horizontal entre as camadas no PCB. Quando o PCB é prensado, haverá pequenas variações no alinhamento lateral das camadas, geralmente menos de alguns mils. Você nunca conseguirá reduzir esse número a 0 mils, mas os fabricantes geralmente chegam perto o suficiente para que você não tenha que se preocupar demais com o mau registro ao perfurar e metalizar vias. Um baixo desalinhamento garante que quaisquer pads colocados em vias passantes se alinhem e façam uma conexão forte com o barril da via.

Em designs de Classe 3 da IPC, você provavelmente precisará adicionar um "teardrop" para garantir uma conexão forte com o via em caso de qualquer desalinhamento e ruptura. Certifique-se de que suas ferramentas de roteamento de PCB possam aplicar "teardrops" se você estiver projetando para esse nível de confiabilidade.

Nota 19: Impedância

A impedância pode ser complicada, pois está intimamente relacionada aos requisitos do material do PCB. A razão pela qual queremos especificar Tg e inflamabilidade na Nota 16 é que esses valores podem ser aplicados em uma variedade de materiais diferentes. No entanto, nem todos esses materiais aplicáveis fornecerão exatamente a impedância correta, então a impedância que você especificar pode ser possível apenas com alguns materiais específicos que podem se encaixar no seu empilhamento.

Existem algumas maneiras de definir seus requisitos de impedância no seu design:

Especificar largura e espaçamento: Você pode especificar os valores de impedância necessários para trilhas simples ou pares diferenciais em diferentes camadas, bem como a largura necessária, como fiz no exemplo. Note que nem todos os fabricantes podem ou vão selecionar materiais para atingir esses objetivos para você; alguns fabricantes simplesmente não mantêm materiais suficientes em estoque para misturar e combinar laminados para atingir seus objetivos, e você terá que procurar em outro lugar ou pagar mais.

Utilize a pilha do seu fabricante: A melhor opção é simplesmente ligar para o seu fabricante, obter a pilha padrão deles para a quantidade de camadas do seu projeto e usar os valores de largura de trilha/espaçamento de pares recomendados por eles para o seu circuito, garantindo assim a impedância controlada. Dessa forma, você saberá que eles podem fabricar sua placa conforme você a projetou. Não é obrigatório fazer isso, mas quando você passa para uma quantidade maior de camadas, a extensão de qualquer redesign necessário para atender aos requisitos de impedância será maior, então é melhor solicitar essas informações antes de iniciar o projeto.

Se você tem múltiplos requisitos que precisa especificar em diferentes camadas, você pode criar uma tabela de impedância que inclui informações de largura e plano de referência em cada camada no seu desenho de fabricação de PCB. Você poderia então incluir o texto "CONSULTE A TABELA DE IMPEDÂNCIA PARA REQUISITOS DE LARGURA E TOLERÂNCIA" (ou escrever algo similar).

Exemplo de tabela de impedância. [Fonte: PCB Universe]

Onde Você Deve Colocar Suas Notas de Fabricação de PCB

As notas devem ser colocadas no desenho de fabricação, como em um arquivo DWG/DXF ou em um arquivo PDF. O desenho de fabricação da placa, a tabela de furação, a tabela de impedância e o desenho de empilhamento podem estar todos na mesma página, e você certamente pode colocar as notas nesta página se houver espaço. É comum colocar o desenho de furação, o desenho de empilhamento, a tabela de furação e as notas em uma página, e depois colocar as camadas Gerber em uma página diferente.

A outra opção popular é colocá-las diretamente no layout da PCB, o que significa que você basicamente transforma seu layout de PCB em um grande desenho de fabricação de PCB. Use um objeto String no seu layout de PCB e simplesmente cole as notas de fabricação diretamente. Elas podem ser colocadas em uma camada mecânica e exportadas como parte dos seus Gerbers (você pode colocá-la na camada de Desenho de Furação). Isso permite que qualquer pessoa que tenha seu arquivo de projeto veja as notas de fabricação diretamente ao lado do layout.

Contate Seu Fabricante Cedo para Garantir Sucesso

A melhor rota que você pode seguir ao construir uma nova placa é contatar o fabricante logo cedo e descobrir o que precisa estar nas suas notas de fabricação de PCB. Se você conseguir obter esses dados antecipadamente, pode incluí-los nas suas notas de fabricação de PCB junto com o seu desenho de fabricação. Este documento será o repositório central para os dados de design do seu projeto, então é bom manter notas de fabricação detalhadas para o design, caso você planeje produzi-lo novamente no futuro. Manter a documentação também é bom para designers individuais que querem fazer a transição para trabalhar em organizações maiores, onde a documentação é muito mais crítica e precisa ser muito detalhada.

Antes de preparar suas notas de fabricação de PCB, você precisará criar o layout do seu PCB com um software de alta qualidade e fácil de usar, como o CircuitMaker. Os usuários podem facilmente criar novos projetos e fazer uma transição suave para a fabricação. Todos os usuários do CircuitMaker também têm acesso a um espaço de trabalho pessoal na plataforma Altium 365, onde podem fazer upload e armazenar dados de design na nuvem, e visualizar projetos facilmente através de um navegador web em uma plataforma segura.